JP4615990B2

JP4615990B2 - 射出成形金型の検査機及びこれと金型の連結装置

Info

Publication number: JP4615990B2
Application number: JP2004369395A
Authority: JP
Inventors: 考至見富
Original assignee: 池上金型工業株式会社
Priority date: 2004-12-21
Filing date: 2004-12-21
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2024-12-21
Also published as: JP2006175648A

Description

この発明は、射出成形金型を製作した後、そのキャビティ及びスプールに成形材料を充填して射出成形金型を検査するための射出成形金型の検査機並びに、該検査機と射出成形金型とを結合する連結装置に関する。

樹脂成形品を成形する射出成形の金型は、固定金型と可動金型との間に１個または複数のキャビティが設けられている。そして射出成形機を用いた樹脂成形は、射出成形機のノズルから射出される溶融樹脂が、固定金型のノズルタッチからスプールを介して金型のキャビティに充填され所定の形状に成形され、その後、溶融樹脂が冷却固化されてから固定金型と可動金型を分離してキャビティから成形品を取り出すことによって行われている。

従って、成形品の形状及び表層面の精度は、キャビティの内周面の形状及び表面精度によって決定し、射出成形金型のキャビティに疵があった場合には、その疵がそのまま成形品の表面に現れることになる。このため、射出成形金型の製作後、その金型の出荷前に射出成形金型の検査工程として、ノズルタッチからスプールを介してキャビティに加熱溶融状態の成形材料（通常は融点が１００℃〜１２０℃のパラフィンを主成分とする成形材料。）を充填してダミー成形品を成形する。そして、このダミー成形品が冷却固化された後、キャビティから成形品を取り出し、ダミー成形品を目視あるいは顕微鏡によって検査することにより、射出成形金型の特にキャビティの仕上り状態を検査している。

すなわち、ダミー成形品を検査しキャビティに欠陥があることが判明した場合には、金型を分解して部品を交換したりまたは欠陥部分を補修して、再びキャビティに加熱溶融状態の成形材料を充填しダミー成形品を成形して金型検査を繰り返し、最終的に所定の精度のキャビティーを有する金型とすることが行われている。

従来の射出成形金型の検査機は、一般に、検査機本体に成形材料を収容する成形材料収容室を有するとともに、この成形材料を加熱溶融する発熱体を有するタンクを備えている。このタンクには、その中に成形材料を押出すピストンを備え、また先端には射出成形金型のスプールに接続される成形材料の注入口を備えている。

検査機本体は、検査される射出成形金型にセットして成形材料注入口を金型のノズルタッチに接続する。こうした状態でタンクのピストンを稼動してタンク内の加熱溶融状態の成形材料をノズルタッチを介して射出成形金型のキャビティに注入する。そして、金型のキャビティとスプルーが加熱溶融状態の成形材料によって満杯となった段階で、タンクのピストンを押し下げる動作を止め、スプール先端にボールベアリングをスプリングバネで押付けてスプールを閉塞して成形材料を金型内に封じ込めていた。

しかしながら、スプリングバネの押付けによるボールベアリングによる成形材料の金型内への封じ込めでは、スプリング疲労や成形材料に少しの異物が混入し場合などでもボールベアリングによるスプールの閉塞が不十分となって成形材料の金型内封じ込めが十分でなくなり、成形材料がスプールの入口から外部に漏れ出して流出するといった問題が生じることがあった。この発明は、前記事情に着目してなされたもので、溶融状態の成形材料をキャビティ内に注入して一定量の成形材料が金型内に充填されると、成形材料の流入を自動的に停止することができ、成形材料の漏れ出しを防止できる射出成形金型の検査機およびこの検査機と金型の連結装置を提供することにある。

前記目的を達成するために、請求項１の発明は、固定金型と可動金型との間にキャビティを備えた射出成形金型のキャビティに溶融状態の検査用成形材料を充填し、ダミー成形品を成形して該ダミー成形品により射出成形金型を検査する射出成形金型の検査機において、仕切り盤によって前記検査用成形材料を収容する室とエアーの供給を受ける室に仕切られる材料収容室を有するとともに、前記材料収容室内の検査用成形材料を加熱溶融する発熱体を有し、かつエアーの供給を受ける室にエアーを供給して前記仕切り盤を、前記検査用成形材料を収容する室側へ移動することで該検査用成形材料を加圧状態とすることが可能である成形材料タンクと、基端部で前記成形材料タンクの材料収容室に連通し、先端部で前記検査対象の射出成形金型のノズルタッチに接続されるゲートと連結されるシリンダと、前記シリンダ内で流体圧力によって進退自在に可動するピストンと、前記ピストンの内側にあって該ピストンと一体となって前記シリンダ内で進退自在に可動し、かつ内側に前記材料収容室と連通する成形材料通路を有し、先端に前記ゲートを開閉するバルブピンを有するゲートバルブと、前記シリンダ内への流体圧力の切換え制御を行うコントローラと、からなり、前記コントローラの制御でもってゲートバルブを後退させて前記ゲートを開放して前記材料収容室での加圧状態の成形材料を、前記ゲートを介して前記キャビティに流入するとともに、成形材料流入完了後は、前記ゲートバルブを前進させて前記ゲートを閉塞し、前記キャビティへの成形材料の流入及び流出を阻止するようにしたことを特徴とする。
請求項２の発明は、前記コントローラは、タイマーによって前記シリンダ内への流体圧力の切換え制御を行って前記ピストンを進退させることにより、前記ゲートバルブを開閉することを特徴とする請求項１記載の射出成形金型の検査機である。
請求項３の発明は、前記シリンダのゲートは、前記射出成形金型のノズルタッチに接触して設けられ、前記ゲートバルブは、前記ゲートの内腔を開閉するバルブピンであることを特徴とする請求項１記載の射出成形金型の検査機である。
請求項４の発明は、請求項１記載の射出成形金型の検査機と金型を連結する連結機であって、スクリュー軸と、このスクリュー軸に嵌合して左右に移動するスクリューナットと、このスクリューナットに突出して設けられ、その先端が回転リングの直径方向長手に設けた長孔に嵌入する案内ボルトと、この案内ボルトが左右に移動することによって円周方向に回動する回転リングと、この回転リングの円周上に渦巻き方向に所定の長さで形成されたカム溝と、前記回転リングの下側に嵌装され、回転リングのカム溝に相応する箇所に移動コマ挿通孔を設けたベースリングと、表面にガイドノックを突出させ、該ガイドノックを前記回転リングのカム溝に嵌入させた移動コマとからなり、前記回転リングを回動することによって前記カム機構で前記移動コマを挿通孔の中で前記回転リングの中心方向に移動させ、移動コマの先端で金型に取り付けたロケートリングを締め付けるようにしたことを特徴とする。

この発明の構成によれば、溶融状態の成形材料をキャビティ内に流入して一定量の成形材料が充填されると、成形材料の流入を自動的に停止することができとともに、金型内に注入された成形材料が金型のスプールの入口から漏れ出すのを確実に防止できる射出成形金型の検査機およびこの検査機と金型を確実に連結する装置を提供できる。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は射出成形金型に検査機１１をセットした状態の縦断側面図である。射出成形金型１の金型本体２は、固定金型３と可動金型４とから構成されている。固定金型３と可動金型４との分割面５には複数のキャビティ、本実施形態では２個のキャビティ６，６が設けられている。

キャビティ６は固定金型３に設けられたスプール７を介してノズルタッチ８に連通している。ノズルタッチ８には図示しない射出成形機から溶融樹脂が射出されるようになっている。なお、９はエジェクタプレート１０によって相対的に軸方向へ進退するエジェクタピンであり、キャビティ６から成形品を突き出すことができるようになっている。

金型本体２の上部には検査機１１が搭載されている。この検査機１１について説明すると、金型本体２に対して固定される基台１２を有している。基台１２には鉛直方向にガイド筒１３が設けられ、このガイド筒１３には支持軸１４が上下動可能に支持されている。この支持軸１４には検査機本体１５が設けられている。

検査機本体１５には円筒状のタンク１６が設けられている。このタンク１６の上部は蓋体１７によって閉塞され、下部は後述するシリンダ１８が連結されている。タンク１６の内部にはパラフィンを主成分としたダミー成形体の成形材料（以下単に「成形材料」という。）１９を収容する成形材料収容室２０が形成されている。

この材料収容室２０は仕切り盤２１によって上部室２０ａと下部室２０ｂとに区画され、仕切り盤２１には蓋体１７を貫通して外部に突出するロッド２２を介して取手２３が設けられている。成形材料１９は、タンク１６に設けられた図示しないヒータ等の発熱体によって加熱溶融され、成形材料収容室２０の下部室２０ｂに収容されている。

前記シリンダ１８は連結部材２４によってタンク１６の下端に固定されている。シリンダ１８は円筒状で、基端部は基端閉塞板２５によって閉塞され、先端部は先端閉塞板２６によって閉塞されている。従って、シリンダ１８の内部には基端閉塞板２５と先端閉塞板２６とによって区画されたシリンダ室２７が形成されている。このシリンダ室２７にはＯリング２８を有するピストン２９が進退（上下）自在に設けられている。

基端閉塞板２５の中心部には貫通孔３０が設けられ、先端閉塞板２６の中心部には貫通孔３０と同軸的に円筒状のガイド部３１が一体に突出して設けられている。ガイド部３１の先端部は先細テーパ状をなし、その先端部には金型本体２のノズルタッチ８に面接触して接続されるゲート３２が設けられている。

また、前記ピストン２９は２枚の円板３３を重ね合せ、ボルト３４によって結合することにより構成され、このピストン２９の内側には上下方向に突出するパイプ状のゲートバルブ３５が設けられている。このゲートバルブ３５は軸方向に貫通する成形材料の通路３６を有している。ゲートバルブ３５の基端部は基端閉塞板２５の貫通孔３０に軸方向に進退自在に挿入され、先端部は先端閉塞板２６のガイド部３１に軸方向に進退自在に挿入されている。

そして、ゲートバルブ３５に設けられた成形材料の通路３６の基端部は成形材料の収容室２０と連通し、先端部には前記ゲート３２の内腔を開閉するバルブピン３７が設けられている。なお、ゲートバルブ３５と貫通孔３０との間及びガイド部３１との間はＯリング３８，３９によってシールされている。さらに、シリンダ室２７はピストン２９によって上部室２７ａと下部室２７ｂとに区画されている。

一方、検査機本体１５とは別に検査機本体１５を制御するコントローラ４０が設けられている。コントローラ４０には流体、例えば図示しないエアー供給源が内蔵されている。エアー供給源は成形材料射出用のエアー供給管路４１を介して蓋体１７に設けられた第１のエアーポート４２を介して成形材料収容室２０に連通している。

また、エアー供給源はゲートバルブ閉塞用エアー供給管路４３を介してシリンダ１８に設けられた第２のエアーポート４４を介して上部室２７ａに連通しているとともに、ゲートバルブ開放用エアー供給管路４５を介してシリンダ１８に設けられた第３のエアーポート４６を介して下部室２７ｂに連通している。

コントローラ４０には電磁バルブ及びタイマーが内蔵されており、電磁バルブが切換って、ゲートバルブ開放用エアー供給管路４３からシリンダ１８の第３のエアーポート４６を介して下部室２７ｂにエアーが供給されると、シリンダ室２７内のピストン２９が上昇し、ゲートバルブ３５が開放するようになっている。

また、電磁バルブが開放後、設定時間を経過すると、タイマーからの信号によって電磁バルブが切り換って、ゲートバルブ閉塞用エアー供給管路４５からシリンダ１８の第２のエアーポート４４を介して上部室２７ａにエアーが供給されると、シリンダ室２７内のピストン２９が下降し、ゲートバルブ３５が閉塞するようになっている。ここで、タイマーの設定時間は、金型のキャビティ６及びスプール７の容積によって設定され、キャビティ６及びスプール７に所定量の成形材料１９が充填されると、タイマーからの信号によって電磁バルブが作動してゲートバルブ３５が閉塞されるようになっている。

図４は、射出成形金型に検査機１１を連結するための連結装置を示したものである。図４の（ａ）は、連結装置の平面図である。図４の（ａ）において、５１はベースリングであり、このベースリング５１の内側には、円形凹部が形成されている。さらに、ベースリング５１のリング周縁には所定の間隔をおいて３箇所にリング中心に向けて放射状に移動コマ７０を挿入するための挿通孔５３が設けられている。移動コマ７０は、ベースリング５１の挿通孔５３に挿通され、ベースリング５１の中心方向に進退自在に移動するもので、かつ表面にガイドノック７１が突出して固着されている。ベースリング５１の内側にある前記円形凹部には回転リング５２が嵌合されている。回転リング５２にはその上面の円周上に渦巻き方向に所定の長さのカム溝５４が等しい間隔をおいて３つ設けられている。

ベースリング５１内側の円形凹部に回転リング５２を嵌合し、さらにベースリング５１の挿通孔５３に移動コマ７０を挿入し、この移動コマ７０に突き出して設けたガイドノック７１を回転リング５２に設けたカム溝５４から突出するようにする。さらに、この回転リング５２には、上記のカム溝５４の間で半径方向に長さを持った長孔５５が開口されている。

回転リング５２は、回動部材５６によって回転方向に回動される。即ち、回動部材５６は、軸受６０，６１で軸着されたスクリュー軸５７を回転することによって、スクリュー軸５７に螺合されているスクリューナット５９を摺動コマ６２とともに、スクリュー軸５７に沿って左右に移動する。さらに、スクリューナット５９には案内ボルト６３が突出して固定してあって、その先端が前記の回転リング５２の直径方向長手に設けた長孔５５に嵌合されている。従って、回動部材５６のハンドル５８を回転すると、スクリュー軸５７に螺合されているスクリューナット５９は、スクリュー軸５７にそって左右に移動し、これによってスクリューナット５９に固着されている案内ボルト６３が回転リング５２を回転方向に回動するようになる。回転リング５２が回動すると、ベースリング５１の挿通孔５３に挿入された移動コマ７０に突出して設けられたガイドノック７１が回転リング５２のカム溝５４に誘導されて、ベースリング５１の中心に対して前後方向に動くようになっている。

次に、前述のように構成された射出成形金型の検査機の作用について説明する。射出成形金型を製作し、これを出荷する前に検査する場合、図１に示すように金型本体２に検査機本体１５を搭載して行う。その場合、検査機本体１５のゲート３２を金型本体２のノズルタッチ８に結合するが、それは金型と検査機との間に介装した連結装置（図４）を用いて次のように行う。

まず、回転機構５６のハンドル５８を左回りに回すと、スクリュー軸５７が回転してスクリューナット５９が向って右方向に移動する。これに伴ってスクリューナットに固定され、回転リング５２の長孔５５から突出している案内ボルト６３が、回転リング５２を左回り（矢印Ａと反対の方向）に回動される。回転リング５２が矢印Ａと反対方向に回動すると、回転リング５２のカム溝５４に突き出ているガイドノック７１が、カム溝５４にそって外周方向に移動することになる。ガイドノック７１が、カム溝５４にそって外周方向に移動すると、ガイドノック７１に固定されている移動コマ７０がいずれもベースリング５１の外周方向に移動され、これらで囲まれる内径が拡大された状態となる。移動コマ７０をこの状態として、この移動コマ７０の間に金型本体２の上面のロケートリング５０を位置するようにする。

次に、ハンドル５８を上記と反対に回すとスクリュー軸５７も反対に回転してスクリューナット５９も同様に逆方向に移動し、また案内ボルト６３が回転リング５２を矢印Ａ方向に回動させることになる。その結果、回転リング５２のカム溝５４に突き出ているガイドノック７１が、カム溝５４に沿って内周方向に移動することになる。するとガイドノック７１に固定されている移動コマ７０がベースリング５１の中心方向に移動して、金型本体２の上面のロケートリング５０を締め付けて固定し、金型本体と検査機本体が結合された状態となる。

次に、金型内に成形材料を注入する工程に移る。検査機本体１５のタンク１６の成形材料収容室２０には予め所定量の成形材料１９が収容されており、成形材料１９は発熱体によって加熱溶融状態に保たれている。さらに、コントローラ４０のタイマーによって設定時間（金型本体２のキャビティ６及びスプルー７の容積に応じて成形材料１９を注入する時間）を設定する。

この状態で、コントローラ４０のエアー供給源からエアーを供給すると、エアーは成形材料射出用エアー供給管路４１を介して第１のエアーポート４２から成形材料収容室２０の上部室２０ａにエアーが供給される。従って、仕切り盤２１はエアーによって押し下げられ、成形材料１９はゲートバルブ３５の成形材料通路３６に供給される。

次に、コントローラ４０の電磁バルブを作動すると、電磁バルブが切換ってエアー供給源からのエアーがゲートバルブ開放用エアー供給管路４３を介して第３のエアーポート４６からシリンダ１８の下部室２７ｂにエアーが供給される。従って、図２に示すように、シリンダ室２７内のピストン２９はエアーによって押し上げられ、ピストン２９とともにゲートバルブ３５が上昇する。ゲートバルブ３５の上昇に伴ってバルブピン３７が上昇し、ゲート３２の内腔から抜けて開放されるため、成形材料収容室２０内の成形材料１９は成形材料通路３６からゲート３２を介して金型本体２に注入される。

すなわち、成形材料１９はゲート３２の開放と同時にスプルー７を介してキャビティ６に注入される。キャビティ６及びスプルー７に所定量のパラフィン１９が充填されると、タイマーからの信号によって電磁バルブが切換ってエアー供給源からのエアーはゲートバルブ閉塞用エアー供給管路４５を介して第２のエアーポート４４から上部室２７ａに供給される。

従って、図３に示すように、シリンダ室２７内のピストン２９はエアーの圧力によって下降するため、ピストン２９と一体のゲートバルブ３５が下降してバルブピン３７がゲート３２を閉塞する。この場合、バルブピン３７がゲート３２の内腔に進入してゲート３２を閉塞するため、成形材料１９の流出を確実に阻止することができ、ゲート３２から成形材料１９の垂れを防止できる。

このように成形材料１９を金型本体２のキャビティ６及びスプール７に充填した後、金型本体２から検査機本体１５を降ろす際にも、ゲート３２から成形材料１９が垂れて金型本体２に付着することはない。

キャピティ６に充填された成形材料１９は冷却固化され、ダミー成形品が得られる。キャビティ６からダミー成形品を取り出し、ダミー成形品を目視あるいは顕微鏡によって検査することにより、射出成形金型の特にキャビティ６の仕上り状態を検査することができる。

なお、この発明は、前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組合わせてもよい。

この発明の第１の実施形態を示す射出成形金型に検査機をセットした状態の縦断側面図。同実施形態を示し、ゲートバルブ開放時の縦断側面図。同実施形態を示し、ゲートバルブ閉塞時の縦断側面図。この発明の射出成形金型の検査機と金型の連結装置を示したもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は一部断面を示す正面図、（ｃ）は一部断面を示す側面図。

符号の説明

１……射出成形金型、２…金型本体、６…キャビティ、７…スプール、８…ノズルタッチ、１５…検査機本体、１６…タンク、１８…シリンダ、１９…成形材料、２０…成形材料収容室、２９…ピストン、３２…ゲート、３５…ゲートバルブ、３６…成形材料通路、３７…バルブピン、４０…コントローラ、５０…金型本体のロケートリング、５１…ベースリング、５２…回転リング、５３…挿通孔、５４…カム溝、５５…長孔、５６…回動機構、５７…スクリュー軸、５８…ハンドル、５９…スクリューナット、６３…案内ボルト、７０…移動コマ、７１…ガイドノック。

Claims

固定金型と可動金型との間にキャビティを備えた射出成形金型のキャビティに溶融状態の検査用成形材料を充填し、ダミー成形品を成形して該ダミー成形品により射出成形金型を検査する射出成形金型の検査機において、
仕切り盤によって前記検査用成形材料を収容する室とエアーの供給を受ける室に仕切られる材料収容室を有するとともに、前記材料収容室内の検査用成形材料を加熱溶融する発熱体を有し、かつエアーの供給を受ける室にエアーを供給して前記仕切り盤を、前記検査用成形材料を収容する室側へ移動することで該検査用成形材料を加圧状態とすることが可能である成形材料タンクと、
基端部で前記成形材料タンクの材料収容室に連通し、先端部で前記検査対象の射出成形金型のノズルタッチに接続されるゲートと連結されるシリンダと、
前記シリンダ内で流体圧力によって進退自在に可動するピストンと、
前記ピストンの内側にあって該ピストンと一体となって前記シリンダ内で進退自在に可動し、かつ内側に前記材料収容室と連通する成形材料通路を有し、先端に前記ゲートを開閉するバルブピンを有するゲートバルブと、
前記シリンダ内への流体圧力の切換え制御を行うコントローラと、
からなり、
前記コントローラの制御でもってゲートバルブを後退させて前記ゲートを開放して前記材料収容室での加圧状態の成形材料を、前記ゲートを介して前記キャビティに流入するとともに、成形材料流入完了後は、前記ゲートバルブを前進させて前記ゲートを閉塞し、前記キャビティへの成形材料の流入及び流出を阻止するようにしたことを特徴とする射出成形金型の検査機。
前記コントローラは、タイマーによって前記シリンダ内への流体圧力の切換え制御を行って前記ピストンを進退させることにより、前記ゲートバルブを開閉することを特徴とする請求項１記載の射出成形金型の検査機。
前記シリンダのゲートは、前記射出成形金型のノズルタッチに接触して設けられ、前記ゲートバルブは、前記ゲートの内腔を開閉するバルブピンであることを特徴とする請求項１記載の射出成形金型の検査機。
請求項１記載の射出成形金型の検査機と金型を連結する連結機であって、スクリュー軸と、このスクリュー軸に嵌合して左右に移動するスクリューナットと、このスクリューナットに突出して設けられ、その先端が回転リングの直径方向長手に設けた長孔に嵌入する案内ボルトと、この案内ボルトが左右に移動することによって円周方向に回動する回転リングと、この回転リングの円周上に渦巻き方向に所定の長さで形成されたカム溝と、前記回転リングの下側に嵌装され、回転リングのカム溝に相応する箇所に移動コマ挿通孔を設けたベースリングと、表面にガイドノックを突出させ、該ガイドノックを前記回転リングのカム溝に嵌入させた移動コマとからなり、前記回転リングを回動することによって前記カム機構で前記移動コマを挿通孔の中で前記回転リングの中心方向に移動させ、移動コマの先端で金型に取り付けたロケートリングを締め付けるようにした射出成形金型の検査機と金型との連結装置。